概述
容積式流量計又稱排量流量計（positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或PDF，在流量儀表中是精度的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。PD流量計一般不具有時間基準(zhǔn)，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到18世紀(jì)，20世紀(jì)30年代進入普遍商業(yè)應(yīng)用。
原理
PDF從原理上講是一臺從流體中吸收少量能量的水力發(fā)動機，這個能量用來克服流量檢測元件和附件轉(zhuǎn)動的摩擦力，同時在儀表流入與流出兩端形成壓力降。
典型的PDF（橢圓齒輪式）的工作原理如圖1所示。兩個橢圓齒輪具有相互滾動進行接觸旋轉(zhuǎn)的特殊形狀。P1和p2分別表示入口壓力和出口壓力，顯然p1>p2，圖1（a）下方齒輪在兩側(cè)壓力差的作用下，產(chǎn)生逆時針方向旋轉(zhuǎn)，為主動輪；上方齒輪因兩側(cè)壓力相等，不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，是從動輪，由下方齒輪帶動，順時針方向旋轉(zhuǎn)。在圖1(b)位置時，兩個齒輪均在差壓作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。選裝到圖1(c)位置時，上方齒輪變?yōu)橹鲃虞?，下方齒輪則成為從動輪，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到與圖1(a)相同位置，完成一個循環(huán)。一次循環(huán)動作排出四個由齒輪與殼壁間圍成的新月形空腔的流體體積，該體積稱作流量計的"循環(huán)體積"。
設(shè)流量計"循環(huán)體積"為υ，一定時間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動次數(shù)為N，則在該時間內(nèi)流過流量計的流體體積為V，則 V＝Nυ （1）橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動通過磁性密封聯(lián)軸器及傳動減速機構(gòu)傳遞給計數(shù)器直接指示出流經(jīng)流量計的總量。若附加發(fā)信裝置后，再配以電顯示儀表可實現(xiàn)遠(yuǎn)傳只是瞬時流量或累積流量。
雖然有許多分割方法形成各種形式的PDF，但大部分都有相似的基本特征。PDF產(chǎn)生誤差的主要原因是分割單個流體體積的活動測量件和靜止測量室之間的縫隙泄漏量所形成。產(chǎn)生泄漏的原因之一是為克服活動件摩阻力；之二是受儀表水力學(xué)阻力形成壓力降的作用。
結(jié)構(gòu)
PDF品種繁多，結(jié)構(gòu)形式亦多種多樣，但其主要部件組成大同小異，現(xiàn)舉腰輪流量計作為范例說明。
腰輪流量計的構(gòu)造框圖如圖2所示。流量由測量部和積算部兩大部分組成，必要時可附加自動溫度補償器、自動壓力補償器、發(fā)信器和高溫延伸（散熱）件等。
1） 計量室 腰輪流量計由一對腰輪和殼體構(gòu)成，兩腰輪是有互為共軛曲線的轉(zhuǎn)子，即羅茨（Roots）輪，與腰輪同軸裝有驅(qū)動齒輪，被測流量推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子間由驅(qū)動齒輪相互驅(qū)動。腰輪、計量室殼體一般由鑄鐵、鑄鋼或不銹鋼制成，要根據(jù)流體腐蝕性及其工作壓力、溫度選用。計量室也有單獨制成，與儀表外殼分離，這樣計量室就不承受靜壓，沒有靜壓引起變形的附加誤差。
2） 傳動機構(gòu) 傳動機構(gòu)包括磁性聯(lián)軸器（或機械密封裝置）和減速變速機構(gòu)。變速調(diào)整機構(gòu)由"齒輪對"組合而成。
3） 積算器和指示表頭 類型較多，有指針式指示和數(shù)字式指示；有不帶復(fù)位計數(shù)器和帶復(fù)位計數(shù)器；也由帶瞬時流量指示，帶打印機，帶設(shè)定部，等等。
4） 自動溫度補償器 對被測介質(zhì)溫度變化影響進行連續(xù)自動補償，有機械式、也有電氣電子式。
5） 自動壓力補償器 對被測介質(zhì)靜壓變化影響作自動修正。
6） 發(fā)信器 發(fā)信器有多種形式，有接觸式和非接觸式。
優(yōu)點
PDF計量精度高，基本誤差一般為±0.5％R，特殊的可達±0.2％R或更高。通常在昂貴介質(zhì)或需要精確計量的場合使用。PDF在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求。這一點在現(xiàn)場使用中有重要的意義。
PDF可用于高粘度流體的測量。范圍度寬，一般為10：1到5：1，特殊的可達30：1或更大。
PDF是直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。
在以體積流量計組合的間接法質(zhì)量流量測量中，PDF與速度式等推導(dǎo)體積流量計相比，所的體積是直接幾何量，體積量的影響因素要單純些。在不適合采取密度計測量的高壓天然氣測量中，不易處理的氣體壓縮系數(shù)，用PDF可間接求得。
